2022届高考物理二轮专题学案： 力学实验基础课前预习（word版无答案）

力学实验基础课前预习习题学案
类型一 “纸带”类型实验
例：求加速度：使用50HZ流变电流进行实验，得到纸带每段中间省略4个点（结果保留三位有效数字）
（1）奇数段：例：求加速度：使用50HZ流变电流进行实验，得到纸带每段中间省略4个点（结果保留三位有效数字）
相隔段：例：求加速度：使用50HZ流变电流进行实验，得到纸带每段中间省略4个点
例1：2019年全国1卷
例2.(2019课标Ⅲ,22,5分)甲乙两位同学设计了利用数码相机的连拍功能测重力加速度的实验。实验中,甲同学负责释放金属小球,乙同学负责在小球自由下落的时候拍照。已知相机每间隔0.1 s拍1幅照片。
(1)若要从拍得的照片中获取必要的信息,在此实验中还必须使用的器材是 　　 。(填正确答案标号)
A.米尺　　 B.秒表　　 C.光电门　　 D.天平
(2)简述你选择的器材在本实验中的使用方法。
答: 。
(3)实验中两同学由连续3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab=24.5 cm、ac=58.7 cm,则该地的重力加速度大小为g=　　　 m/s2。(保留2位有效数字)
例3.某学习小组利用如图所示的装置验证动能定理。
(1)将气垫导轨调至水平,安装好实验器材,从图中读出
两光电门中心之间的距离s=　　　 cm;
(2)测量挡光条的宽度d,记录挡光条
通过光电门1和2所用的时间Δt1和Δt2,并从拉力传感器
中读出滑块受到的拉力F,为了完成实验,还需要直接测量的一个物理量是　　　　　　 　 ;
(3)该实验是否需要满足砝码盘和砝码总质量远小于滑块、挡光条和拉力传感器的总质量 　　 (填“是”或“否”)。
实验名称 公式原理 需要得到的物理量
研究匀变速直线运动 v=v0+at 初末速度和加速度
加速度与力、物体质量的关系 F=ma 合外力（拉力）、小车质量、加速度
探究动能定理 合外力做功、小车质量、末初速度
验证机械能守恒定律 钩码和小车质量、下落距离、初末速度
考向一　研究匀变速直线运动
1.某同学利用如图所示装置研究小车的匀变速直线运动。
(1)实验中,必需的措施是　　　 。
A.细线与长木板平行 B.先接通电源再释放小车
C.小车的质量远大于钩码的质量 D.平衡小车与长木板间的摩擦力
(2)他实验时将打点计时器接到频率为50 Hz的交流电源上,得到一条纸带,打出的部分计数点如图所示(每相邻两个计数点间还有4个点,图中未画出)。s1=3.59 cm,s2=4.41 cm,s3=5.19 cm,s4=5.97 cm,s5=6.78 cm,s6=7.64 cm。则小车的加速度a=　　　 m/s2 (要求充分利用测量的数据),打点计时器在打B点时小车的速度vB=　　　 m/s。(结果均保留两位有效数字)
考向二　验证牛顿第二定律
2.（2021·浙江·镇海中学模拟预测）在做“探究加速度与力、质量的关系”分组实验中，有甲、乙、丙三位同学分别采用了甲、乙、丙三个图所示的实验装置，实验中小车总质量用M表示（乙图中M包括小车与传感器，丙图中M包括小车和与小车固定的滑轮），钩码总质量用m表示。
（1）为得到小车总质量一定时，小车的加速度与所受合外力成正比的结论，下列做法正确的是______；
A．三组实验都需要平衡摩擦力
B．三组实验中只有甲需要平衡摩擦力
C．三组实验都需要满足所挂钩码的总质量m远小于小车的总质量M的条件
D．三组实验中只有甲需要满足所挂钩码的总质量m远小于小车的总质量M的条件
（2）如图是实验中得到的一条纸带，已知相邻计数点间还有四个点未画出，打点计时器所用电源频率为50Hz，由此可求出小车的加速度a=__________m/s2，打计数点4时的速度为_________m/s。（计算结果均保留三位有效数字）
考向三　探究动能定理
3．某实验小组用如图所示的气垫导轨装置来探究动能定理。滑块在气垫导轨上运动时阻力很小，可不计。测得遮光板的宽度为d，两个光电门A、B之间的距离为L，滑块（包含遮光板）的质量M，沙桶的质量，当地重力加速度为g；实验时先将气垫导轨调节水平，轻绳绕过光滑定滑轮，一端连接滑块，另一端连接沙桶，定滑轮与滑块间轻绳水平。
（1）如果将滑块受轻绳拉力大小近似为沙桶的重力大小，需满足m M（填“远大于”、“远小于”或“等于”）；
（2）将滑块从静止开始释放，记录遮光板依次通过两个光电门A、B的时间分别 tA、 tB ，可得滑块通过两个光电门A、B的速度大小分别为________， ，在（1）基础上小车合外力做功与动能关系式为
（均用已知条件给的物理量表示）
考向四　验证机械能守恒定律
4.用如图甲所示的实验装置验证A、B组成的系统机械能守恒。B从高处由静止开始下落,A上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律。图乙给出的是实验中获取的一条纸带,0是打下的第一个点,每相邻两计数点间还有4个打下的点(图中未标出),计数点间的距离如图乙所示。已知A的质量m1=50 g,B的质量m2=150 g,则(计算结果保留两位有效数字,交流电源周期为0.02 s)
乙
(1)在纸带上打下计数点5时的速度v5=　　　 m/s;
(2)在计数点0~5过程中系统动能的增量ΔEk=　　 J,为了简化计算,g取10 m/s2,则系统重力势能的减少量ΔEp=　　　 J;
类型二 “弹簧”、“橡皮筋”、“碰撞”类型实验
1、游标卡尺、螺旋测微器、弹簧测力计、等测量工具的有效数字
使用以上仪器时,凡是最小刻度是10分度的,要求读到最小刻度后再往下估读一位(估读的这位是不可靠数字,但是是有效数字的不可缺少的组成部分)。凡是最小刻度不是10分度的,只要求读到最小刻度所在的这一位,不再往下估读。
（1）游标卡尺
游标卡尺的读数方法:“三看”
①第一看→精确度
如图甲所示。
如乙图所示
②第二看→游标尺上的0刻度线位置,区分零刻度与标尺最前端。
如图丙所示。
③第三看→游标尺的哪条(第n条)刻度线与主尺上的刻度线对齐。
常见规格游标卡尺
例题：如图1所示的物体的长度是　　　　　cm；
如图2所示的物体的长度是　　　　　mm。
(2)螺旋测微器
原理：螺旋测微器的精密螺纹的螺距是0.5 mm，可动刻度有50个等分刻度，可动刻度旋转一周，测微螺杆可前进或后退0.5 mm，因此旋转每个小分度，相当于测微螺杆前进或后退50(0.5) mm＝0.01 mm.可见，可动刻度每一小分度表示0.01 mm，所以螺旋测微器可准确到0.01 mm，由于还能再估读一位，可读到毫米的千分位，故又名千分尺．
读数及注意事项：
①固定刻度数字单位是毫米，无数字一端是半毫米．
②测量值＝固定刻度读数(mm)＋可动刻度格数(估读一位)×0.01(mm)，最后换算单位．在读固定刻度数时，要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻线是否已经露出．看不准时，判断方法是看可动刻度接近0还是50.
③可动刻度格数要估读，即使固定刻度的零点正好与可动刻度的某一刻度线对齐，可动刻度格数小数部分要估读为“0”．结果以毫米为单位，千分位有一位估读数字，不能随便丢掉．
如图所示，固定刻度示数为2.0 mm，而从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为
考向一　探究弹力和弹簧伸长量的关系
1.(2018课标Ⅰ,22,5分)如图(a),一弹簧上端固定在支架顶端,下端悬挂一托盘;一标尺由游标和主尺构成,主尺竖直固定在弹簧左边;托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置,简化为图中的指针。现要测量图(a)中弹簧的劲度系数。当托盘内没有砝码时,移动游标,使其零刻度线对准指针,此时标尺读数为1.950 cm;当托盘内放有质量为0.100 kg的砝码时,移动游标,再次使其零刻度线对准指针,标尺示数如图(b)所示,其读数为　　　 cm。当地的重力加速度大小为9.80 m/s2,此弹簧的劲度系数为 　　 N/m(保留3位有效数字)。
考向二　验证力的平行四边形定则
2.在“验证力的平行四边形定则”的实验中,某同学的实验情况如图甲所示,其中A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳的结点,OB和OC为细绳。图乙是白纸上根据实验结果画出的图。
(1)图乙中,　　　 是F1和F2的实际合力。
(2)保持O点的位置和OB绳的方向不变,当θ从60°逐渐增大到120°的过程中,OC绳的拉力的变化情况是 　　　 。
(3)为了减小实验误差,下列措施中可行的是　　　 。
A.拉橡皮条的细绳应该细一些且适当长一些
B.拉橡皮条时弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行
C.橡皮条弹性要好,在选择O点位置时,应让拉力适当大些
D.拉力F1和F2的夹角越大越好
考向三　探究动能定理
3.某实验小组采用如图所示装置探究做功与动能变化的关系。小车经平衡摩擦力后,挂上橡皮筋,在橡皮筋的作用下小车弹出,脱离橡皮筋沿木板滑行。
(1)实验时电磁打点计时器与学生电源按下图连接,正确的连接方式是　　 (填“A”或“B”)。
(2)实验中,甲、乙两同学用两种不同的方法来改变橡皮筋对小车所做的功甲同学:改变相同橡皮筋的条数,小车每次拉到同一位置释放;乙同学:保持橡皮筋的条数不变,小车每次拉到不同位置释放。你认为　　　 (填“甲”或“乙”)同学的方法更合理。
(3)从释放小车到刚脱离橡皮筋的过程,小车的运动可能是　　
A.匀加速运动 B.匀减速运动
C.加速度增大的加速运动 D.加速度减小的加速运动
(4)实验中测得小车质量为1.0 kg,某次实验得到的纸带及测量数据如图所示,测得小车获得的动能为　　　 J(保留两位有效数字)。实验用交流电源频率为50 Hz。
考向四　验证动量守恒定律
4.(2019陕西榆林模拟)验证动量守恒定律
实验设计如图所示,回答下列问题。
(1)实验装置中应保持斜槽末端　　　 。
(2)每次小球下滑要从　　　 处由静止释放
(3)入射小球的质量mA和被碰小球的质量mB的大小关系是　　　 。
(4)在图中,小球的水平射程的数值分别用OP、OM和ON表示,小球半径均为r。因此只需验证
　　 。
5.某同学现用如图甲所示的气垫导轨和光电门装置来验证动量守恒定律,在气垫导轨右端固定一弹簧,滑块b的右端有强粘性的胶水。图中滑块a和挡光片的总质量为m1=0.620 kg,滑块b的质量为m2=0.410 kg,实验步骤如下:
①按图安装好实验器材后,接通电源,先将滑块a置于气垫导轨上,然后调节底脚螺丝,直到轻推滑块后,滑块上的挡光片通过两个光电门的时间相等;
②将滑块b置于两光电门之间,将滑块a置于光电门1的右端,然后将滑块a水平压缩弹簧,滑块a在弹簧的作用下向左弹射出去,通过光电门1后继续向左滑动并与滑块b发生碰撞;
③两滑块碰撞后粘合在一起向左运动,并通过光电门2;
④实验后,分别记录下滑块a通过光电门1的时间t1,两滑块一起通过光电门2的时间t2。
(1)实验前用一游标卡尺测得挡光片的宽度d如图乙所示,则d=　　　 cm。
(2)设挡光片通过光电门的时间为Δt,则滑块通过光电门的速度可表示为v= (用d、Δt表示)。
(3)实验中测得滑块a经过光电门1的速度为v1=2.00 m/s,两滑块经过光电门2的速度为v2=1.20 m/s,将两滑块和挡光片看成一个系统,则系统在两滑块相互作用前、后的总动量分别为p1=　 kg·m/s,p2=　 kg· m/s(结果均保留三位小数)。